Courant principalement en cyclo-cross, mais également sur route, Vanthourenhout est un bon «sprinter», comme le prouve sa deuxième place au Championnat de Belgique, en 2008 et sa troisième place au même championnat en 2003.
L'équipe Crelan-Euphony disparait à la fin de la saison 2013 faute d'argent[1], néanmoins Crelan conserve son soutien financier à deux cyclocrossmen, Vanthourenhout et Sven Nys[2].
En , il devient sélectionneur de l'équipe de Belgique de cyclo-cross. En 2021, il est également nommé sélectionneur de l'équipe de Belgique sur route[3]. En quatre ans, il remporte tous les titres masculins possibles sauf le championnat d'Europe du contre-la-montre. Avec Remco Evenepoel, il réalise le doublé course en ligne et contre-la-montre aux Jeux olympiques de 2024, décroche les titres mondiaux sur route en 2022 et du contre-la-montre en 2023 et 2024. À domicile, il décroche également le titre européen sur route en 2024 avec Tim Merlier[4]. Il quitte la sélection belge à l'issue de la saison 2024 avec 16 médailles (sur route): 4 médailles en 2 éditions des JO (dont 2 médailles d'or), 6 médailles en 4 championnats du monde (dont 2 médailles d'or) et 6 médailles en 4 championnats d'Europe (dont 1 médaille d'or), bien aidé par le duo Evenepoel - Van Aert qui à eux seuls ont remporté 14 des 16 médailles.
Champion de Belgique de cyclo-cross juniors
Médaillé d'argent du championnat du monde de cyclo-cross juniors
Médaillé de bronze du championnat du monde de cyclo-cross
Portail du cyclisme .svg.png)
Portail de la Belgique 
Portail de la Région flamande